CN103007743A - 一种玻璃窑炉烟气的scr脱硝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置。包括余热锅炉和脱硝反应器，氨法SCR脱硝反应器进气端与第一余热锅炉连通接收经热交换降温至320～420℃烟气、排气端与第二余热锅炉连通并将脱硝后烟气经热交换降温至150℃～170℃后排入烟囱；脱硝反应器包括依次安装在烟气通道中的喷氨格栅、氨-烟气混合器、整流器和多层催化剂床及其吹灰装置。本发明适用范围广，不影响余热锅炉发电，实现余热利用和脱硝两不误；整个***中各个环节设置有调节阀门，保证达到脱硝效果和节省氨用量；反应器吹灰装置采用蒸汽吹灰，压力控制精确，充分利用匹配设置的余热锅炉蒸汽，脱硝***与余热锅炉接口有可开闭的门，保证余热锅炉独立或同时运行。

Description

一种玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置

技术领域

本发明属于环境污染治理和大气污染控制技术领域，尤其属于一种通过选择性催化还原（SCR）进行烟气脱硝的装置，特别涉及一种玻璃厂烟气脱硝装置。

背景技术

氮氧化物是大气主要污染物之一，带来了酸雨和光化学烟雾的危害。随着我国环境保护法律、法规和标准的日趋严格，技术成熟、脱硝率高、无二次污染的选择性催化还原（SCR）技术将逐渐成为我国烟气脱硝市场的主流技术。玻璃厂的玻璃窑炉作为NOx排放的一个污染源，随着大众环保要求和意识的加强，2011年我国相关部门发布《平板玻璃工业大气污染物排放标准》，标准中明确规定NOx排放浓度为700mg/m3(8%含氧量)，如不进行脱硝处理，现有玻璃窑炉烟气是不符合排放标准要求的。现有多数玻璃厂均有配套的余热锅炉发电，因此选择什么方法和装置脱硝能更好利用现有设备、充分节约能源是玻璃窑炉烟气处理一直在探索的技术问题。

SCR（选择性催化还原法，Selective Catalytic Reduction）是目前较好的烟气脱硝技术，它是一种炉后脱硝方法，是利用还原剂（NH₃、尿素）在金属催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N₂和H₂O，而不是被O₂氧化，目前SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR两种。两种法都是利用氨对NOx的还原功能,在催化剂的作用下将NOx，其中主要是NO，还原为对大气影响较小的N₂和H₂O。

在SCR中使用的催化剂大多以TiO₂为载体，以V₂O₅或V₂O₅-WO₃或V₂O₅-MoO₃为活性成分制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型催化剂。不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度偏低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏；如果反应温度过高，NH₃容易被氧化，NOx生成量增加，还会引起催化剂材料的相变，使催化剂的活性退化。目前，国内外SCR***大多采用高温催化剂，反应温度区间为320℃～420℃，因此在烟气进入脱硝装置前必须对烟气进入温度进行控制，现有脱硝装置常常配备有烟气加热或冷却装置，以适应SCR脱硝装置的需要。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置。本发明要解决的问题提供一种更节能、与现有玻璃窑炉各设备更协同匹配的SCR脱硝装置。

本发明通过以下技术方案实现：

玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，包括余热锅炉和脱硝反应器，其特征在于：所述脱硝反应器是氨法SCR脱硝反应器；所述氨法SCR脱硝反应器前进气端与第一余热锅炉换热连通、后排气端与第二余热锅炉换热连通；

所述与第一余热锅炉换热连通是第一余热锅炉换接收玻璃窑炉烟气经热交换降温至320～420℃后输入氨法SCR脱硝反应器；

所述与第二余热锅炉换热连通是第二余热锅炉将经氨法SCR脱硝反应器脱硝后烟气经热交换降温至150℃～170℃后排入烟囱。

所述氨法SCR脱硝反应器包括依次安装在烟气通道中的喷氨格栅、氨-烟气混合器、整流器和多层催化剂床，在每层催化剂床设置有吹灰装置。

进一步所述吹灰装置与余热锅炉蒸汽输出口连通，吹灰蒸汽压力为0.6～0.8MPa，催化剂床层压力≥400pa时进行吹灰，催化剂床层压力≤200pa停止吹灰。所述催化剂床层压力是催化剂床进口端面的烟气压力。

进一步所述SCR脱硝装置中各烟气进、出口处有烟气检测装置和检测装置控制的可调节开启大小的阀门。

上述SCR脱硝装置还包括由储氨罐、液氨输送泵、液氨蒸发器、气氨缓冲罐、氨气稀释罐、氨回收装置和各设备之间的连接管道构成的氨供应装置。

上述喷氨格栅由均匀布置于烟道内并位于同一水平面上的喷嘴构成，所述喷嘴孔径是φ8毫米，氨喷射速度为100～200m/s。喷氨格栅是为了将经稀释风机后的氨均匀的喷入烟道的一种装置，喷氨格栅中喷嘴数量的多少根据烟气中氮氧化物需要的喷氨量来决定。

上述氨-烟气混合器是在氨喷入烟道后，将氨与烟气均匀混合的一种装置，具体布置位置根据项目中烟道布置情况来具体考虑，氨-烟气混合器混合元件为不锈钢材质，通过固定在混合管道内的混合单元内件，使氨和烟气产生流体切割、剪切、旋转和混合；达到流体之间的分散和充分混合的目的。

上述整流器布置于第一层催化剂床前端1米位置，所述整流器由均匀设置在烟道内的菱形或三角形竖板构成的烟气通道组成。整流器是为了在烟气进入SCR反应器后均匀通过催化剂设置的一种装置，从烟气的流经设备顺序来看，整流器设置在催化剂的前面，也就是烟气先经过整流器整流均匀后再进入催化剂区域，整流器布置于离反应器入口烟道底1米的位置,烟气经导流板粗分之后，再经整流器均分，整流器由菱形、三角形竖板组成烟气通道，有利于烟气流动的归整化、减小烟气对催化剂的冲刷、稳定流场、保护催化剂。

上述催化剂床有三层，每层1米厚，各层之间间隔1.5米。

上述脱硝反应器与余热锅炉连接处均设置有可开闭的门，可开闭的门通常采用可密闭的挡板门结构，用于事故状态时切断脱硝***与余热锅炉的连接，保证不影响余热锅炉运行。

上述SCR脱硝装置中有根据烟气脱硝率和尾气氨逃逸量控制喷氨量的烟气检测***。

上述氨供应装置还可以包括卸氨槽车、卸车泵、和废水泵等设备。储氨罐与通过卸车泵、流体装卸臂与厂外来卸氨槽车连接，卸氨压缩机通过管路与储氨罐和流体装卸臂连接，储氨罐通过液氨输送泵与液氨蒸发器连接，在南方气温较高地区可以不需要液氨输送泵，液氨输送泵与液氨蒸发器之间管道上装有调节门，控制气氨流量，液氨蒸发器与气氨缓冲罐通过管道连接，连接管道上装有调节门，氨气稀释罐通过管道与各设备排气***连接，***排放的不用氨气通过厂区来的消防水稀释后由废水泵送到厂区指定地点处理。

气氨缓冲罐通过管道与氨-空气混合器连接，管道上装有调节阀门，氨-空气混合器通过管道与稀释风机和喷氨格栅连接；所述烟气进口挡板门安装在余热锅炉脱硝接口处，烟气进口挡板门与喷氨格栅通过烟道连接后与氨-烟气混合器连接，烟气流经氨-烟气混合器后直接进入反应器；反应器内设置烟气整流装置、催化剂、吹灰装置；烟气经过反应器后通过烟气出口挡板门返回余热锅炉。

上述整个装置流程中，为便于操作，供氨各个环节有调节阀门。

在催化剂床设置的催化剂耗量一般为30～40m3，因玻璃厂烟气量和烟气NOx含量有差异，催化剂化学寿命有差异，烟气含量中少量玻璃原料对催化剂化学寿命影响很小。

各设备之间合适位置设有调节门，用于烟气负荷波动时调节***的用氨量，保证脱硝出口的NOx含量和氨逃逸量。

脱硝反应器布置上靠近余热锅炉，使喷氨格栅和氨-烟气混合器布置紧凑，降低脱硝装置进出口的温降，减少余热发电热损失。

对余热锅炉而言，脱硝烟气进口、出口设置有挡板门，用于隔断脱硝装置与余热锅炉，也可以用来调节烟风量。

本发明适合所有玻璃厂玻璃窑炉烟气处理，玻璃窑炉烟气一般为90000～200000Nm3/h,NOx含量一般为2000～5000mg/Nm3,，反应温度满足320～420℃。玻璃窑炉的烟气通过余热锅炉接出后，先后通过烟气进口挡板门、喷氨格栅、氨-烟气混合装置后进入SCR反应器脱硝，脱硝后的烟气通过烟气出口挡板门返回余热锅炉。与此同时，卸氨槽车通过流体装卸臂把液氨送入储氨罐储存，储氨罐内的液氨通过液氨输送泵送到液氨蒸发器变成气氨，从液氨蒸发器出来的气氨经气氨缓冲罐缓冲后通过调节门后进入喷氨格栅，与烟气***连成一个完整的脱硝***。液氨输送泵与液氨蒸发器之间管道上装有调节门，调节液氨蒸发器液位和维持管路压力平衡。在脱硝装置出口设置有NOx浓度监测点，信号与氨管道上的调节门形成联锁，当NOx浓度变化时，调节门会通过信号调整开度。因氨为危险物品，为了***的安全，配有辅助***，如氮气置换、氨排空、事故喷淋等小的分***。

本发明的主要优点是：

1、该装置的适用范围广，适用于所有的玻璃厂玻璃窑炉。玻璃窑炉出口的烟气一般400～550℃，高温烟气经余热锅炉降低到适合脱硝的温度320～420℃后进入脱硝***，经脱硝后的烟气返回余热锅炉继续换热利用。该脱硝装置不影响余热锅炉发电，达到余热利用和脱硝两不误目的。

2、整个***中各个环节设置有调节阀门，保证达到脱硝效果和节省氨用量。脱硝率在投运初期可以达到98%，在后期仍可达到80%以上，氨气利用率达到99%。

3、反应器吹灰装置采用蒸汽吹灰，压力控制精确，吹灰蒸汽压力为0.6～0.8MPa，最高为1.4MPa，催化剂床层压力≥400pa时进行吹灰，催化剂床层压力≤200pa停止吹灰，保证吹灰效果。蒸汽管道连接管路简单，方便操作，充分利用匹配设置的余热锅炉蒸汽。

4、脱硝***与余热锅炉接口处设置有可开闭的门，用于事故状态时切断脱硝***与余热锅炉，保证不影响余热锅炉运行。

附图说明

图1是本发明脱硝工作流程示意图；

图2是本发明脱硝装置示意图。

图中，1是催化剂床，2是整流器，3是吹灰装置，4是氨-烟气混合器，5是喷氨管道，6是喷氨格栅，7是挡板门，R是烟气进气端，F是烟气排气端。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行进一步的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整属于本发明保护的范围。

结合图1和图2。

图1是本发明脱硝工作流程示意图，图2是脱硝装置示意图。本发明玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置包括余热锅炉和脱硝反应器，脱硝反应器是氨法SCR脱硝反应器，其前进气端R与第一余热锅炉连通接收经热交换降温至320～420℃烟气、后排气端F与第二余热锅炉连通，并将经氨法SCR脱硝后烟气经热交换降温至150℃～170℃后排入烟囱。

本发明采用的氨法SCR脱硝反应器包括依次安装在烟气通道中的喷氨格栅6、氨-烟气混合器4、整流器2和多层催化剂床1，在每层催化剂床1设置有吹灰装置3。

吹灰装置3与余热锅炉蒸汽输出口连通，吹灰蒸汽压力为0.6～0.8MPa，最高为1.4MPa，催化剂床层压力≥400pa时进行吹灰，催化剂床层压力≤200pa停止吹灰。利用余热锅炉蒸汽既节约能源，设备管路最大可能的就近连通，经研究上述蒸汽压力及开启和关闭压力能最好地实现吹灰效果和节约能源。

SCR脱硝装置中各烟气进、出口处有烟气检测装置和检测装置控制的可调节开启大小的阀门。上述烟气检测和控制装置采用常规设备并根据不同烟气进出量控制要求进行调节控制。

SCR脱硝装置中有根据烟气脱硝率和尾气氨逃逸量控制喷氨量的烟气检测***。上述烟气脱硝率和尾气氨逃逸量检测和控制装置与烟气检测***匹配，实现脱硝率在投运初期可以达98%，在后期达到80%以上，氨气利用率达到99%的要求。

喷氨格栅6由均匀布置于烟道内并位于同一水平面上的喷嘴构成，喷嘴孔径是φ8毫米，氨喷射速度为100～200m/s。喷氨格栅6是为了将经稀释风机后的氨均匀的喷入烟道的一种装置，喷氨格栅中喷嘴数量的多少根据烟气中氮氧化物需要的喷氨量来决定。

氨-烟气混合器4是在氨喷入烟道后，将氨与烟气均匀混合的一种装置，具体布置位置根据烟道布置情况来具体考虑，氨-烟气混合器4混合元件为不锈钢材质，通过固定在混合管道内的混合单元内件，使氨和烟气产生流体切割、剪切、旋转和混合；达到流体之间的分散和充分混合的目的。所述固定在混合管道内的混合单元内件是设置在混合管道内、流体通道中的各种实现流体切割、剪切、旋转和混合的扰流元件。

整流器2布置于第一层催化剂床1前端1米位置，整流器2由均匀设置在烟道内的菱形或三角形竖板构成的烟气通道组成。整流器2是为了在烟气进入SCR反应器后均匀通过催化剂设置的一种装置，从烟气的流经设备顺序来看，整流器2设置在第一层催化剂床1的前面，也就是烟气先经过整流器2整流均匀后再进入催化剂区域，整流器2布置于离反应器入口烟道底1米的位置,烟气经导流板粗分之后，再经整流器均分，整流器由菱形、三角形竖板组成烟气通道，有利于烟气流动的归整化、减小烟气对催化剂的冲刷、稳定流场、保护催化剂。

如图2所示，本发明装置中催化剂床1有三层，每层1米厚，各层之间间隔1.5米。在催化剂床1设置的催化剂耗量一般为30～40m3，因玻璃厂烟气量和烟气NOx含量有差异，催化剂化学寿命有差异，烟气含量中少量玻璃原料对催化剂化学寿命影响很小。

脱硝反应器与余热锅炉连接处均设置有可开闭的门，可开闭的门通常采用可密闭的挡板门7结构，用于事故状态时切断脱硝***与余热锅炉的连接，保证不影响余热锅炉运行。

SCR脱硝装置还包括由储氨罐、液氨输送泵、液氨蒸发器、气氨缓冲罐、氨气稀释罐、氨回收装置和各设备之间的连接管道构成的氨供应装置。氨供应装置还可以包括卸氨槽车、卸车泵、和废水泵等设备。储氨罐与通过卸车泵、流体装卸臂与厂外来卸氨槽车连接，卸氨压缩机通过管路与储氨罐和流体装卸臂连接，储氨罐通过液氨输送泵与液氨蒸发器连接，在南方气温较高地区可以不需要液氨输送泵，液氨输送泵与液氨蒸发器之间管道上装有调节门，控制气氨流量，液氨蒸发器与气氨缓冲罐通过管道连接，连接管道上装有调节门，氨气稀释罐通过管道与各设备排气***连接，***排放的不用氨气通过厂区来的消防水稀释后由废水泵送到厂区指定地点处理。

气氨缓冲罐通过管道与氨-空气混合器4连接，管道上装有调节阀门，氨-空气混合器4通过管道与稀释风机和喷氨格栅6连接；所述烟气进口挡板门7安装在余热锅炉脱硝接口处即烟气进口端R，烟气进口挡板门7与喷氨格栅6通过烟道连接后与氨-烟气混合器4连接，烟气流经氨-烟气混合器4后直接进入反应器；反应器内设置烟气整流器2、催化剂床1、吹灰装置3；烟气经过反应器后通过烟气出口挡板门7即烟气排气端F返回余热锅炉。

上述整个装置流程中，为便于操作，供氨各个环节有调节阀门。

各设备之间合适位置设有调节门，用于烟气负荷波动时调节***的用氨量，保证脱硝出口的NOx含量和氨逃逸量。

脱硝反应器布置上靠近余热锅炉，使喷氨格栅1和氨-烟气混合器4布置紧凑，降低脱硝装置进出口的温降，减少余热发电热损失。

对余热锅炉而言，脱硝烟气进口、出口设置有挡板门，用于隔断脱硝装置与余热锅炉，也可以用来调节烟风量。

本发明适合所有玻璃厂玻璃窑炉烟气处理，玻璃窑炉烟气一般为90000～200000Nm3/h,NOx含量一般为2000～5000mg/Nm3,，反应温度满足320～420℃。玻璃窑炉的烟气通过余热锅炉接出后，先后通过烟气进口挡板门7、喷氨格栅6、氨-烟气混合装置4后进入SCR反应器脱硝，脱硝后的烟气通过烟气出口挡板门7返回余热锅炉。与此同时，卸氨槽车通过流体装卸臂把液氨送入储氨罐储存，储氨罐内的液氨通过液氨输送泵送到液氨蒸发器变成气氨，从液氨蒸发器出来的气氨经气氨缓冲罐缓冲后通过调节门后进入喷氨格栅6，与烟气***连成一个完整的脱硝***。液氨输送泵与液氨蒸发器之间管道上装有调节门，调节液氨蒸发器液位和维持管路压力平衡。在脱硝装置出口设置有NOx浓度监测点，信号与氨管道上的调节门形成联锁，当NOx浓度变化时，调节门会通过信号调整开度。因氨为危险物品，为了***的安全，配有辅助***，如氮气置换、氨排空、事故喷淋等小的分***。

工程实例

在某玻璃有限公司，采用本发明脱硝装置，具体流程如下：

氨供应***配置有氨气瓶、氮气瓶、氨气蒸发器、气氨缓冲罐、氨气质量流量计、氨气调节阀门及***内配套的管路、仪表、阀门。SCR脱硝装置区域配置有稀释风机、吸风机、脱硝装置烟道入口挡板门、出口挡板门、喷氨格栅、氨-烟气混合器、整流装置、催化剂、烟气监测***、催化剂各层设置过人平台。氨气瓶和氮气瓶定期更换，氨气瓶里的氨气经管路***进入氨气蒸发器，经蒸发器蒸发后，氨气进入气氨缓冲罐，氨气经稳压后经质量流量计、调节阀、氨-空气混合器送入喷氨格栅。

烟气从余热锅炉低温过热器后接出，引入脱硝***，先后流经脱硝装置烟道入口挡板门、喷氨格栅、氨-烟气混合器进入脱硝反应器，烟气、氨气混合气体再经烟道导流板、经整流装置整流后烟气-氨气混合气进入催化剂区域，在催化剂作用下烟气中的氮氧化物与氨反应生成氮气和水，脱除大部分氮氧化物的洁净烟气经吸风机送回余热锅炉低温过热器后端，继续进行热交换。

催化剂各层均设置有蒸汽吹灰装置，在反应器催化剂层压力上升到设定值400pa时进行吹灰：开启蒸汽吹灰总阀，进行1～2分钟暖管、疏水后，再开启各层吹灰开关阀对催化剂逐层进行蒸汽喷吹，待压力下降至设定值200pa时再关闭吹灰阀。针对玻璃窑炉粉尘含量低仅200mg/Nm³、粘性强、粒度小的特点，在连续运行期间，采用定期喷吹方式，一次喷吹周期为12小时，吹灰效果良好。

在实验过程中，入口氮氧化物稳定在3416mg/Nm³(8%含氧量),控制喷氨调节阀开度33%，出口氮氧化物可降低至149mg/Nm³，低于2014年玻璃行业环保排放标准（700mg/Nm³）。

反应器、烟道外表采用150mm硅酸铝针织毯进行一级保温，硅酸铝针织毯外部再采用100mm的高温玻璃棉进行二级保温，经测量，保温外表面温度为30～35度。

实验证明，采用本技术进行玻璃窑炉SCR脱硝，能与玻璃窑炉电站余热锅炉完好的结合，既不影响余热发电，同时达到脱除氮氧化物的目的，满足环保要求，即有利于社会又有益于企业。

Claims (10)

1.一种玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，包括余热锅炉和脱硝反应器，其特征在于：

所述脱硝反应器是氨法SCR脱硝反应器；所述氨法SCR脱硝反应器前进气端与第一余热锅炉换热连通、后排气端与第二余热锅炉换热连通；

所述与第一余热锅炉换热连通是第一余热锅炉换接收玻璃窑炉烟气经热交换降温至320～420℃后输入氨法SCR脱硝反应器；

所述与第二余热锅炉换热连通是第二余热锅炉将经氨法SCR脱硝反应器脱硝后烟气经热交换降温至150℃～170℃后排入烟囱。

2.根据权利要求1所述的玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，其特征在于：所述氨法SCR脱硝反应器包括依次安装在烟气通道中的喷氨格栅、氨-烟气混合器、整流器和多层催化剂床，在每层催化剂床设置有吹灰装置。

3.根据权利要求2所述的玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，其特征在于：所述吹灰装置与余热锅炉蒸汽输出口连通，吹灰蒸汽压力为0.6～0.8MPa，催化剂床层压力≥400pa时进行吹灰，催化剂床层压力≤200pa停止吹灰。

4.根据权利要求1或2或3所述的玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，其特征在于：所述SCR脱硝装置中各烟气进、出口处有烟气检测装置和检测装置控制的可调节开启大小的阀门。

5.根据权利要求4所述的玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，其特征在于：所述SCR脱硝装置包括由储氨罐、液氨输送泵、液氨蒸发器、气氨缓冲罐、氨气稀释罐、氨回收装置和各设备之间的连接管道构成的氨供应装置。

6.根据权利要求5所述的玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，其特征在于：所述喷氨格栅由均匀布置于烟道内并位于同一水平面上的喷嘴构成，所述喷嘴孔径是φ8毫米，氨喷射速度为100～200m/s。

7.根据权利要求5所述的玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，其特征在于：所述整流器布置于第一层催化剂床前端1米位置，所述整流器由均匀设置在烟道内的菱形或三角形竖板构成的烟气通道组成。

8.根据权利要求5所述的玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，其特征在于：所述催化剂床有三层，每层1米厚，各层之间间隔1.5米。

9.根据权利要求5所述的玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，其特征在于：所述SCR脱硝装置中有根据烟气脱硝率和尾气氨逃逸量控制喷氨量的烟气检测***。

10.根据权利要求5所述的玻璃窑炉烟气的SCR脱硝装置，其特征在于：脱硝反应器与余热锅炉连接处均设置有可开闭的门。

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